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沉井基础的施工

书籍：建筑工程施工实用技术手册

出处：按学科分类—工业技术中国建材工业出版社《建筑工程施工实用技术手册》第141页（5270字）

在修筑地下工程和深埋基础时，沉井是一种常用的施工方法，沉井多用于建筑物和构筑物的深坑、地下室、水泵房、设备深基础、墩台等工程。

沉井按其横断面形状不同，可分为单孔、单排孔和多排孔三种；沉井按制作材料不同，可分为钢筋混凝土、混凝土和砖混等，其中以钢筋混凝土沉井最为常用。

(一)沉井基础的构造

沉井的构造是比较简单的，主要由刃脚、井壁、隔墙、壁柱及上下横梁、底板及井壁凹槽、顶盖等组成。

1．刃脚

刃脚位于井壁的最下端，由于其形状呈刀刃状，所以称为刃脚，如图2－50所示。刃脚的主要作用在于沉井在下沉时，减少与土的接触面积和阻力，以便顺利切入土中。要求刃脚要具有一定的强度，防止产生挠曲与破坏。

图2－50 沉井的刃脚构造示意图

2．井壁

井壁即沉井的外壁，这是沉井的主要部分，必须具有足够的强度和重量，能使沉井在自重的作用下顺利下沉，达到设计标高。

3．隔墙

根据使用和结构上的需要，在沉井井筒内可以设置隔墙。隔墙可以分为横向隔墙和纵向隔墙。隔墙的作用主要是减小外井壁的受力计算跨度，加强沉井的刚度，提高沉井的承载力。

4．壁柱及上下横梁

当沉井设置过多隔墙，对使用和下沉有较大影响时，可采用壁柱及上下横梁组成的竖向框架结构来代替隔墙。

5．底板及井壁凹槽

待沉井下沉到设计标高后，应将井内的土面整平，如果采用干封底时，可先铺筑垫层，然后在垫层上浇筑钢筋混凝土底板。如果采用水下封底时，待水下混凝土达到规定的强度后，抽干水后再浇筑钢筋混凝土底板。

沉井中井壁上的凹槽，主要是为传递荷载、增强井壁与底板的联结而设置的。

6．顶盖

顶盖可根据工程不同情况而设置，当沉井作为地下结构物的空心沉井时，在顶部需要浇筑钢筋混凝土顶盖。

(二)沉井的施工工艺

沉井的施工工艺，主要包括施工准备、沉井制作、沉井下沉和沉井封底等施工过程。

1．施工准备

(1)地质勘探和制订施工方案

这是搞好沉井施工的基础，必须按照有关规定认真做好。在制订施工方案前，应在沉井施工现场进行钻孔工作，了解地质情况、地下水位情况及地下障碍物情况等，以便采取相应的处理措施。

在地质勘探的基础上，根据工程结构特点、工程地质和水文地质实际、施工设备条件、技术可靠性等方面，编制施工方案或技术组织措施，以指导沉井的施工。

(2)设置测量控制和沉降观测点

为掌握沉井的施工质量，应当按沉井的平面布置情况，设置适宜的测量控制网，并进行抄平放线，布置适当的水准点和沉降观测点。

(3)场地平整和修建临时设施

将沉井施工现场按要求的标高进行整平，并按照施工平面布置图的设计，修建临时设施，并保证水通、电通、道路通。

(4)收集有关技术资料

在沉井正式施工前，应当收集有关技术资料，以便于顺利施工和确保质量。有关技术资料主要包括：施工图纸及图纸会审纪要、技术交底文件及其他有关资料。

2．沉井制作

沉井的制作应根据修建地点及其具体情况而定，一般分为在天然地面制作和水面制作两类。在天然地面或地下水位较低的情况下，可在天然地面上浇筑沉井，或在沉井的设计位置开挖基坑，其坑底应高出地下水位0．5m以上，然后在此标高上浇筑沉井，这是一种常见的施工方法，见图2－51a。

另一种情况，由于地下水位较高，或在岸滩或在浅水中制作沉井时，可采用人工筑岛的施工方法。此时先用砂或土包修筑土岛，沉井在岛上进行浇筑，土岛的顶面高程应高出施工期间的水位0．5m以上．见图2－51b。

图2－51 沉井制作的基坑

沉井制作的主要步骤可分为刃脚支设和井壁制作两个环节。

(1)刃脚支设

沉井制作下部刃脚的支设，可根据沉井重量、施工荷载和地基承载力情况，采用垫架法、半垫架法、砖垫法或土底模等方法。

当沉井较大较重，又在较软弱的地基上制作时，常采用垫架法或半垫架法，以免造成地基下沉，而造成刃脚裂缝。当直径(或边长)在8m以内的较轻沉井，且在土质较好的地基上制作时，可采用砖垫法。对于较轻的小沉井，当土质较好时，可采用挖槽或土底模法。

(2)井壁制作

井壁的制作是沉井制作的主体，主要包括模板安装、钢筋绑扎和混凝土浇筑三大工艺。

①模板安装。沉井的模板可根据沉井的模数选择组合式定型钢模板组装而成，内外模板应采取分节支设，每节的高度一般为1．5～2．0m，并用直径为12～16mm的对拉螺栓将固定模板的槽钢圈拉紧固定，对有抗渗要求的应在螺栓中间设置止水。

②钢筋绑扎。在进行钢筋绑扎时，竖向主筋必须保证垂直，并一次将其扎牢，水平钢筋可分段进行绑扎，连接两节井壁的伸出钢筋采用焊接连接，接头在同一截面上不得超过1／4。井壁与内隔墙连接部位，应按设计预留插筋，长度必须保证施工规范的要求。

③混凝土浇筑。沉井混凝土的浇筑关键是沿着井壁四周均匀对称进行，避免出现较大的高差，造成压力不均匀，可根据施工情况及有关规定，在井壁上留施工缝并要处理好，防止出现漏水。当井壁较薄且防水要求不高时，可采用平缝。当井壁较厚且防水要求较高时，可采用凸式或凹式施工缝，也可采用钢板止水施工缝。对于分节制作的沉井，必须待第一节混凝土达到设计强度的70%以上，方可浇筑上一节混凝土。

3．沉井下沉

根据沉井施工时所通过的地质和地下水情况，沉井下沉的方法一般采用排水挖土下沉和不排水挖土下沉两种。

(1)排水挖土下沉

在黏性土层、稳定性较好的土层或砂砾层中，可以采用排水挖土方法下沉。排水的方法与地基开挖排水相同，一般有明沟集水井排水、井点排水等多种。排水后，即可采用人工或小型反铲挖土机分层进行开挖。在开挖中必须对称、均匀地进行，使沉井能均匀下沉，不产生过大的偏斜。挖土的方法随土质情况而定，具体方法见表2－28。

表2－28 沉井采用挖土下沉的施工方法

(2)不排水挖土下沉

当沉井穿过亚砂土、粉砂土、土层不稳定，有可能产生流砂时，可以采用不排水挖土方法下沉。下沉中要使井内水面高出井外水面1～2m，以防止产生流砂。井内水下出土可采用拉铲或抓斗式挖土机，或采用高压水枪破土，然后用空气吸泥机将泥水排出井外，具体方法见表2－28。

无论采用哪种方法下沉，只有当沉井的第一节混凝土达到设计强度，其余各节达到设计强度的70%以上时，方能开始作业。

4．沉井封底

沉井下沉达到设计标高，并经2～3d观测证明下沉确实已稳定，或证明在8d内累计下沉量不大于10mm时，即应进行沉井封底工作。沉井封底的方法，一般有排水封底和不排水封底两种。

(1)排水封底

排水封底是将新老混凝土接触面冲刷干净或进行打毛处理，对井底进行修整使之成为锅底形，由刃脚向中心挖放射性排水沟，沟内填以卵石做成滤水暗沟。在中部设2～3个集水井，深1～2m。井间用盲沟相互连通，插入直径为600～800mm四周带孔眼的钢管或混凝土管，四周填以卵石，使井底的水流汇入井中用水泵排出，如图2－52所示，并保持地下水位低于基底面0．3m以下。

图2－52 沉井封底的构造

封底一般先浇筑一层500～1500mm厚的混凝土垫层，达到设计强度的50%以上，即可绑扎底板钢筋。钢筋两端应伸入刃脚或凹槽内，然后浇筑底板混凝土。底板混凝土应分层浇筑，每层厚度为300～500mm。混凝土可采用自然养护，养护期间应继续进行抽水，待底板混凝土强度达到设计强度70%以上时，再将集水井逐个停止抽水和封堵。

封堵集水井的方法是：将滤水井中的水抽干，在套管内迅速用干硬性高强度等级的混凝土堵塞并捣实，然后上法兰盘用螺栓拧紧或焊固，上部用混凝土垫实捣平。

(2)不排水封底

不排水封底即在水中封底，在水中进行封底时，要求将井底浮泥彻底清除干净，并铺一定厚度的碎石垫层。封底水下混凝土宜采用提升导管灌注底板混凝土，如图2－53所示，当混凝土达到设计强度后，才能从沉井内抽水，然后按排水封底方法浇筑钢筋混凝土。